近期，南京大学物理学院环境材料与再生能源研究中心周勇教授课题组在将石墨烯应用于光催化材料体系，提高二氧化碳光催化转化效率研究方面取得重要进展，最新研究成果发表在Adv. Funct. Mater.  (http://dx.doi.org/10.1002/adfm.201102566)。这是该研究中心继2010年率先开展光催化人工光合成转化CO2成为碳氢燃料（J . Am. Chem. Soc.，Vol. 132, 14385–14387, 2010）以来的又一大的突破，保持了在该研究领域的领先水平。

    石墨烯因具有特殊的光学、电学、力学等性质，而受到广泛关注，相关研究也因此获得诺贝尔物理学奖。二氧化钛是经典的半导体材料，被广泛应用于光分解水、有机物降解、CO2转化、太阳能电池等方面。但由于在光照时其光生电子对容易复合，从而影响其性能的提高，所以常引入碳材料, 形成二氧化钛复合材料来提高电子和空穴分离速率和减少其复合几率。

　　该课题组以有机球为模板, 利用层层堆积法结合微波辐照法，制备出石墨烯与超薄二氧化钛纳米片（厚度为~0.75 nm）交替组装的空心球。将空心球用做光催化剂来模拟自然界中的光合作用，通过太阳光的辐照和温和的反应条件（常温和常压），实现二氧化碳有效转化成甲烷和一氧化碳。此空心结构一方面利用TiO2纳米片中产生的光生电子转移到石墨烯上，电子在二维单层碳原子晶体中的快速运动特性，以提高电子和空穴分离速率和减少其复合几率，另一方面超薄的厚度也有利于光生电荷快速地迁移到催化剂表面参与反应。结果表明当体系引入石墨烯时，CO2的催化转化效率提高了5倍以上，使光催化CO2转化的研究向实用化前进了一大步。（资料来源：南京大学物理学院）